管道内表面磁力研磨的回转磁场设计

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1、http://www.letaod.com/万方数据第41卷第2期2005年2月机械工程学报v01．41No．2CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEER【NGFeb．2o5不锈钢物流管道内表面磁力研磨的回转磁场设计术王艳胡德金(上海交通大学机械与动力工程学院上海200030)摘要：分析了不锈钢物流管道内表面磁力研磨运动轨迹和速度的要求，研究了各种励磁方法及其研磨运动轨迹，提出了同时产生回转磁场和往复磁场的励磁方法，设计了能实现复杂研磨轨迹的一种新型回转磁场装置，该回转磁场通过磁极轴向分布产生波浪形研磨条纹，同时完

2、成磁性磨料对工件的周向回转和轴向往复运动，最后用316L管道进行了回转磁场的材料去除试验。关键词：物流管道磁力研磨回转磁场往复磁场中图分类号：TG669O前言随着科学技术的发展，对半导体产业、原子能产业、航空航天产业、生物化学行业、医疗器械行业以及食品机械行业的输送流体的管道都提出了更高的要求。如在半导体产业中，输送高纯度气体的容器及管道，原子能产业中输送超纯水的高清洁度管道，均要求内壁表面粗糙度R。小于O．2“m，在生化行业、医疗器械行业、食品机械行业的输送流体的管道要求高清洁度的管道，其中内表面粗糙度R。要求小于0．2岫。这些要求都是轧

3、制管道及非装饰性焊接管道难以满足的，必须增加加工工序，对内表面实施加工。1内表面磁力研磨简介磁力研磨的示意图如图l所示。把磁性磨粒放入磁场中，磁性磨粒在磁场中将沿着磁力线的方向图1磁力研磨示意图}国家教委博士点专项科研基金资助项目(97023834)。20040226收到初稿，20040913收到修改稿有序地排列成磁力刷。把工件放入磁场中间，并使工件相对N极和S极保持一定距离，当工件相对磁极作相对运动时，磁性磨粒将对工件表面进行研磨。在研磨过程中，磁性磨粒的受力状态见图1。磨粒A是在加工区中靠近工件表面的一颗磁性磨粒。在磁场作用下，磁性磨粒

4、受到沿磁力线方向的作用力为R，沿磁等位线方向的作用力为R。同时，磁性磨粒与工件表面接触，产生沿工件表面法向的切削抗力为R，磨粒与工件表面的相对运动产生的切向抗力为只。Fv可以防止磨粒向加工区域外流动，这样就保证了研磨加工的正常进行[1】。磁场作用力可表示为【21E=‰脚掣(1)似E=‰掰掣(2)哕式中y——磁性磨粒的体积H——A点的磁场强度‰——磁性磨粒的磁化率掣，掣——在_jc和y方向上的磁场梯度o％砂，五y——由磁力线和磁等位线决定的坐标由式(1)和(2)可看出，磁场作用力B和毋正比于磁粒的体积、磁粒的磁化率、磁场的强度及磁场梯度。2研

5、磨运动的要求研磨运动包括轨迹和速度两个方面。研磨运动的轨迹是决定被研磨工件表面粗糙度的重要因素之一。仅实现单调研磨轨迹的磁力研磨在工件内表面会产生周向圈纹，其次不能充分利用选择性材料去除，更加经济地获取所需表面质量，再次，磁力研http://www.letaod.com/list.php/1512.htmlhttp://www.letaod.com/list.php/0-0-1-1000000-%25BC%25E7%25B0%25FC.htmlhttp://www.letaod.com/万方数据http://www.letaod.com/l

6、ist.php/35.htmlhttp://www.letaod.com/万方数据http://www.letaod.com/list.php/1512.htmlhttp://www.letaod.com/list.php/0-0-1-1000000-%25BC%25E7%25B0%25FC.htmlhttp://www.letaod.com/万方数据http://www.letaod.com/list.php/35.html2005年2月王艳等：不锈钢物流管道内表面磁力研磨的回转磁场设计一c—c么一么⋯，步距角为30。，同样，每相接通电源

7、两次后，磁力刷回转一圈，两个磁力刷轨迹是一致的。因每双相之间存在单相节拍，产生的轨迹如图9所示，轨迹的波高与“三相双三拍”相同，但更接近波浪形，轨迹夹角未变。回转磁场及磁力刷运动的频率与“三相双三拍”相同。图9磁力刷轨迹示意图以上讨论都是针对三相励磁，在管径尺寸比较大时，为减少磁极间高磁阻路径的长度，或为改善运动稳定性可使用更多相数。4试验结果用永久磁钢励磁在加工区所获得的磁感应强度仅为0．3T左右，所以采用电磁线圈【6】在加工区产生高磁感应强度，相邻两磁极夹角为600。磁极和线圈铁心采用电工钢片叠压而成。磁通方向磁极、心铁截面面积分别为8

8、cm2、12．5cm2，线圈采用≯1mm的铜漆包线绕制，采用直流电源供电。试验对于非磁性材料的磁力研磨，两磁极问是一大磁阻间隙，要获得与磁性材料相当的场强是很难的。实际设计中，对